CN102503437B - 一种圆筒形竹材陶瓷的制造方法 - Google Patents

一种圆筒形竹材陶瓷的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种圆筒形竹材陶瓷的制造方法，竹筒经过去除竹青和外节、干燥、浸注预处理后，再上陶瓷坯料，陶坯干燥、高温烧结、降温与打磨后制得竹材陶瓷。本发明提供了一种适合竹材自身结构特点、不易变形、强度高、均匀性好的圆筒形竹材陶瓷的制备方法。本发明制备的圆筒形竹材陶瓷物理性能优良，具有良好的致密性和均匀性，产品强度高，制备过程中对环境污染小，对生产设备无特别要求。

Description

一种圆筒形竹材陶瓷的制造方法
技术领域
本发明属于材料学领域，具体涉及一种圆筒形竹材陶瓷的制造方法。
背景技术
木材陶瓷是由日本青森工业试验场的冈部敏弘和斋藤幸司，于1990年采用木材或其它木质材料，先在热固性树脂中浸渍，然后在真空高温炉中焙烧炭化，由此而制成的一种新型多孔碳素材料，称为木材陶瓷。木材陶瓷具有较高的比强度、良好的导电性、导热性、耐磨性和多孔性等，是一种生物陶瓷、环境友好材料、结构材料和功能材料，应用前景十分广阔，目前正成为研究热点。
当前木材陶瓷均是以木材为原料研制，极少有用竹材研制竹材陶瓷的研究报道。由于我国木材资源极其匮乏，而竹材资源却很丰富，加之竹子是世界上生长最快的植物之一，其高生长速度是其它任何木本或者草本植物无法比拟的，竹类植物具有一次造林，科学地加以经营，即可年年择伐，永续利用而不破坏生态环境的特点。因此，利用竹材研发竹材陶瓷，可以充分利用竹材资源，发挥“以竹代木”的作用，对节约木材资源、缓解木材供需紧张的矛盾有非常重大的意义。
竹材在微观结构上与木材有着显著差别：构成竹材的主要组织维管束全部纵向平行排列，没有木射线等横向组织；在竹筒的竹壁厚度方向上存在材性差异极大的竹青、竹肉、竹黄，因此用木材陶瓷的制造工艺技术难以实现竹材陶瓷的制造，特别是用竹筒直接制造竹材陶瓷时，特别容易变形、开裂。此外，现有木材陶瓷的制备工艺制得的木材陶瓷的致密性差、强度低、均匀性差、易变形、开裂，难以推广应用。因此，发明具有竹材自身特点的、性能优良的竹材陶瓷的制备工艺技术具有非常重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有木材陶瓷技术中存在的问题，提供一种适合竹材自身结构特点、不易变形、强度高、均匀性好的圆筒形竹材陶瓷的制备方法。
为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种圆筒形竹材陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)圆形竹筒制备
以竹材的每个竹节为基点将竹材截断为竹筒，其中圆形竹筒的底部保留有节隔，上部不带节隔；
(2)去除竹青和外节
用铣刀去除竹筒表面厚约0.3～0.5mm厚的竹青表层和竹材的外节；
(2)去除竹青和外节
用铣刀去除竹筒表面厚约0.3～0.5mm厚的竹青表层和竹材的外节；
(3)预处理
将竹筒放入水中进行水煮预处理，处理温度80～100℃，时间1～3h；
(4)干燥
将竹筒放入干燥箱中，在50～60℃的条件下干燥到含水率为12～20％；
(5)浸注
将竹筒放入装有浓度为10～36％的水溶性酚醛树脂胶的密封罐中加压浸注，待竹筒的竹壁中完全注满胶后卸压出料；
(6)干燥
将浸注后的竹筒置于干燥箱中，在50～70℃的条件下干燥到含水率12～25％；
(7)上陶瓷坯料
取上述(6)干燥后的圆形竹筒，采用手工方法在竹筒的外表面、内表面、底部均匀地抹上厚3mm以上的瓷泥，其中竹筒底部的瓷泥厚度约比内外表面厚1～2mm，以完全覆盖节隔内外表面，之后对上好的坯料进行湿修，使其修刮整齐和匀称后制成陶坯；
(8)陶坯干燥
将制作好的陶坯置于干燥箱中，在80～90℃的条件下干燥到表面变色后为止；
(9)高温烧结
将陶坯放入真空烧结窑或有惰性气体保护的烧结窑中进行高温煅烧，烧结工艺为：升温速度5～10℃/min，烧结温度800～2000℃，烧结时间2～8h；
(10)降温与打磨
当到达烧结时间后，降到室温后卸料，最后经过打磨制得圆筒形竹材陶瓷。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明制备的圆筒形竹材陶瓷物理性能优良，具有良好的导电性和导热性，致密性和均匀性符合要求，产品强度高且不易变形和开裂，适于推广应用。本发明竹材陶瓷的制备工艺对环境污染小，以竹材为生产原料，成本低廉且可节约资源，制备时对生产设备无特别要求。
具体实施方式
一种圆筒形竹材陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
以竹材的每个竹节为基点将竹材截断为竹筒，用铣刀去除竹筒表面厚约0.3mm厚的竹青表层和竹材的外节；将竹筒放入水中进行水煮预处理，处理温度100℃，时间2h；于60℃的条件下干燥到含水率为16％；将竹筒放入装有浓度为20％的水溶性酚醛树脂胶的密封罐中加压浸注，待竹筒的竹壁中完全注满胶后卸压出料；地70℃的条件下干燥到含水率20％；采用手工方法在竹筒的外表面、内表面、底部均匀地抹上厚4mm的瓷泥，其中竹筒底部的瓷泥厚度约比内外表面厚2mm，再对上好的坯料进行湿修，使其修刮整齐和匀称后制成陶坯；将制作好的陶坯置于干燥箱中，在90℃的条件下干燥到表面变色后为止；将陶坯放入真空烧结窑或有惰性气体保护的烧结窑中进行高温煅烧，升温速度8℃/min，结温度1500℃，烧结时间6h；当到达烧结时间后，降到室温后卸料，最后经过打磨制得圆筒形竹材陶瓷。
制备的圆筒形竹材陶瓷导电导热等物理性能优良，具有良好的致密性和均匀性，产品强度高，外形无变形和开裂现象。

Claims (1)

1.一种圆筒形竹材陶瓷的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)圆形竹筒制备：以竹材的每个竹节为基点将竹材截断为竹筒，其中圆形竹筒的底部保留有节隔，上部不带节隔；
(2)去除竹青和外节：用铣刀去除竹筒表面厚0.3～0.5mm的竹青表层和竹材的外节；
(3)预处理：将竹筒放入水中进行水煮预处理，处理温度80～100℃，时间1～3h；
(4)干燥：将竹筒放入干燥箱中，在50～60℃的条件下干燥到含水率为12～20％；
(5)浸注：将竹筒放入装有浓度为10～36％的水溶性酚醛树脂胶的密封罐中加压浸注，待竹筒的竹壁中完全注满胶后卸压出料；
(6)干燥：将浸注后的竹筒置于干燥箱中，在50～70℃的条件下干燥到含水率12～25％；
(7)上陶瓷坯料：取上述(6)干燥后的圆形竹筒，采用手工方法在竹筒的外表面、内表面、底部均匀地抹上厚3mm以上的瓷泥，其中竹筒底部的瓷泥厚度比内外表面厚1～2mm，以完全覆盖节隔内外表面，之后对上好的坯料进行湿修，使其修刮整齐和匀称后制成陶坯；
(8)陶坯干燥：将制作好的陶坯置于干燥箱中，在80～90℃的条件下干燥到表面变色后为止；
(9)高温烧结：将陶坯放入真空烧结窑或有惰性气体保护的烧结窑中进行高温煅烧，烧结工艺为：升温速度5～10℃/min，烧结温度800～2000℃，烧结时间2～8h；
(10)降温与打磨：当到达烧结时间后，降到室温后卸料，最后经过打磨制得圆筒形竹材陶瓷。
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